上海大學(xué)-表面化學(xué)與膠體化學(xué)-表面活性劑的應(yīng)用綜述.doc

上海大學(xué)20122013學(xué)年秋季學(xué)期研究生課程考試文獻(xiàn)閱讀報告課程名稱： 表面化學(xué)與膠體化學(xué) 課程編號： XXX 題 目： 表面活性劑的應(yīng)用 研究生姓名： XXX 學(xué) 號： XXXX 論文評語：成 績： 任課教師： XX 評閱日期： 表面活性劑的應(yīng)用學(xué)號，姓名2012年xx月xx日摘 要：表面活性劑是加入很少的量就能使表面張力顯著下降的物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中。文章綜述了陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑及復(fù)合表面活性劑等五種類型的表面活性劑的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑，應(yīng)用Application of Surfactants Abstract: Surfactant is a material that can markedly ruduce surface tension when added only very small amounts.Its widely used in our production and livelihood.This thesis summarizes the application of anionic surfactant,cationic surfactant,amphoteric ionic surfactant, nonionic surfactant and compound surfactant.Key Words: ionic surfactant, nonionic surfactant, application 1. 引言表面活性劑(surfactant)，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，加入很少的量就能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團(tuán)，另一端為憎水基團(tuán)；親水基團(tuán)常為極性的基團(tuán)，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等；而憎水基團(tuán)常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑的分類方法很多，根據(jù)疏水基結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，分為直鏈、支鏈、芳香鏈、含氟長鏈等；根據(jù)親水基進(jìn)行分類，分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內(nèi)酯等；有些研究者根據(jù)其分子構(gòu)成的離子性分成離子型、非離子型等，還有根據(jù)其水溶性、化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、原料來源等各種分類方法。但是眾多分類方法都有其局限性，很難將表面活性劑合適定位，并在概念內(nèi)涵上不發(fā)生重疊。人們一般都認(rèn)為按照它的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分比較合適。即當(dāng)表面活性劑溶解于水后，根據(jù)是否生成離子及其電性，分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。2. 表面活性劑作用原理通過分子中不同部分分別對于兩相的親和，使兩相均將其看作本相的成分，分子排列在兩相之間，使兩相的表面相當(dāng)于轉(zhuǎn)入分子內(nèi)部，從而降低表面張力。由于兩相都將其看作本相的一個組分，就相當(dāng)于兩個相與表面活性劑分子都沒有形成界面，就相當(dāng)于通過這種方式部分的消滅了兩個相的界面，就降低了表面張力和表面自由能。3. 表面活性劑的應(yīng)用3.1 陰離子型表面活性劑陰離子雙子表面活性劑由于獨(dú)特的物化性質(zhì)，使其在三次采油中的應(yīng)用具有一定的可行性和巨大的應(yīng)用潛力，越來越受到重視。韓富等人5綜述了國內(nèi)外采油用陰離子表面活性劑的合成研究現(xiàn)狀。主要介紹了羧酸鹽型、硫酸鹽型和磺酸鹽型三類陰離子雙子表面活性劑的合成及應(yīng)用研究，并探討了陰離子雙子表面活性劑的應(yīng)用發(fā)展前景。華平等人8對由四種醇(正已醇，2-甲基戊醇、2-乙基丁醇和4-甲基-2戊醇)為原料，合成的四種不同己基的陰離子表面活性劑磺基琥珀酸二正己酯鈉鹽、磺基琥珀酸二(2-甲基戊基)酯鈉鹽、磺基琥珀酸二(2-乙基丁基)酯鈉鹽和磺基琥珀酸二(4-甲基-2戊基)酯鈉鹽表面化學(xué)和應(yīng)用性能進(jìn)行了測定，對這四種化合物的表面化學(xué)和應(yīng)用性能與己基結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明：隨著己基上支鏈數(shù)增加，化合物的表面張力和臨界膠束濃度增加，己基、2-甲基戊基、2-乙基丁基和4-甲基-2-戊基，相應(yīng)產(chǎn)物的表面張力(CMC)分別為31.8, 32. 2, 33. 5和34/2 mN/m，臨界膠束濃度(CMC)分別為12.6, 28.6, 34.8和39.2 mmol/L。隨著己基上支鏈數(shù)增加，乳化能力、滲透性能和分散能力均減弱。3.2 陽離子型表面活性劑陽離子Gemini表面活性劑是新一代的表面活性劑，具有良好表面活性和生物降解性等獨(dú)特性能1，加強(qiáng)Gemini表面活性劑在制革中的應(yīng)用研究，將有助于皮革化工新產(chǎn)品的開發(fā)。盡管目前大部分Gemini表面活性劑的生產(chǎn)成本還較高，與實現(xiàn)大生產(chǎn)之間還有一定距離，但隨著Gemini表面活性劑合成工藝的優(yōu)化，其在制革以及其他各領(lǐng)域的應(yīng)用將會得到擴(kuò)大。王祥榮等人7選擇了幾種聚氧乙烯型季銨鹽陽離子表面活性劑，探討了這些表面活性劑與酸性染料的相互作用以及對染料染色性能的影響。結(jié)果表明，含聚氧乙烯鏈陽離子表面活性劑能降低酸性染料的初始上染速率，并具有較好的移染性，可開發(fā)為勻染劑。為新型表面活性劑的應(yīng)用和新型染色助劑的開發(fā)提供了理論依據(jù)。付薇等人13合成了系列新型咪唑啉雙季銨鹽陽離子表面活性劑(S- HSJ) ，討論了其對滌綸類化纖纖維的抗靜電性、柔軟性和再潤濕性的影響；并進(jìn)行了在環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑KH560，交聯(lián)單體N-羥甲基丙烯酰胺(MAM)以及N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的作用下對尼龍、滌綸和丙綸3種纖維耐水性的研究。結(jié)果表明，S- HSJ系列雙季銨鹽對滌綸類化纖纖維的抗靜電作用可使電阻值降低至107，柔軟性以S- HSJ - 18效果最優(yōu)，可使滌綸織物的硬挺度降低到低于2 mNm。用KH560，MAM和MBA對織物進(jìn)行熱固預(yù)處理的工藝方法交聯(lián)效果最好，纖維潤濕時間可達(dá)到120min以上，經(jīng)3次洗滌后仍可保持90min以上。3.3 兩性離子型表面活性劑葛際江等人10綜述了驅(qū)油用磺酸鹽類、羧酸鹽類、非離子-陰離子兩性型、烷基多糖苷類及gemini 表面活性劑的發(fā)展?？偨Y(jié)了驅(qū)油用表面活性劑選擇的界面張力指標(biāo)、界面黏度指標(biāo)和相行為指標(biāo)。指出驅(qū)油用表面活性劑的合成從原料選擇到合成工藝逐步精細(xì)化的趨勢。近幾年來國外較重視非離子-陰離子表面活性劑以及烷基多糖苷的研究，認(rèn)為是較有潛力的新型驅(qū)油用表面活性劑。徐桂英等人12通過測定兩性表面活性劑十二烷基磺基甜菜堿(SB12)與非離子表面活性劑Triton X-100(TX) 、陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) 、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)混合溶液的表面張力及理論計算，探討了它們之間的相互作用，從而為兩性表面活性劑的復(fù)配應(yīng)用提供了有價值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3.4 非離子型表面活性劑磷酸酯類表面活性劑一般分為陰離子型和非離子型兩種。陰離子型包括脂肪醇磷酸酯鹽和脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯鹽兩類。非離子型的包括脂肪醇磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯及聚氧乙烯烷基酸酯類。磷酸酯類表面活性劑是含磷表面活性劑的代表，是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的表面活性劑。具有優(yōu)良的潤濕、洗凈、增溶、乳化、抗靜電和緩蝕防銹等特性， 且易生物降解，刺激性比較低，熱穩(wěn)定性、耐堿、耐電解質(zhì)和抗靜電性均優(yōu)于一般陰離子表面活性劑，廣泛用于化纖、紡織、塑料、造紙、皮革和日用化學(xué)品等領(lǐng)域9。雷志濤等人11研究了山羊絨針織品氯化剝鱗工藝與采用不同種類的洗滌劑蓬松洗滌工藝后手感風(fēng)格的變化。試驗結(jié)果表明：羊絨針織品采用DC剝鱗和陰離子表面活性劑在堿性條件下洗滌，都會對羊絨纖維造成損傷，使得織物表面變薄，絨面露底。普通非離子型表面活性劑洗滌山羊絨針織品，存在沾色引起色變，在烘干時因濕熱空氣的氧化造成黃變，以非離子型表面活性劑為主多種組分復(fù)配的環(huán)保型洗滌劑與鱗片軟化劑配合使用，洗滌后織物蓬松、細(xì)膩、不黃變，色光鮮艷，為山羊絨針織物高檔整理提供了一條新的加工途徑。油田用非離子型表面活性劑按照親水基結(jié)構(gòu)的不同，常用的主要有聚氧乙烯類、多元醇類以及烷基醇酰胺類等14。研究表明，非離子型表面活性劑在地層中具有較高的吸附性。不過，由于這種表面活性劑因獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)而具有較好的抗鹽性能，因此，在油田這類表面活性劑一般不單獨(dú)使用，通常與石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽等陰離子表面活性劑復(fù)配使用，以改善驅(qū)油體系的耐鹽性能。3.5 復(fù)合表面活性劑桑署寧等人2以耐堿性（漂油點、濁點）為指標(biāo)，考察了陰離子與非離子表面活性劑在堿溶液中的相互作用；以毛效為指標(biāo)，考察了單一非離子表面活性劑、陰/非離子表面活性劑兩元復(fù)配物、陰/非離子表面活性劑三元復(fù)配物的精練效果。結(jié)果表明：陰/非離子表面活性劑復(fù)配后濁點增高，耐堿性增強(qiáng)，毛效提高，呈現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。盧媛等人3為了優(yōu)化表面活性劑清洗處理重度石油污染土壤的方法和具體洗脫條件參數(shù)，采集山東省東營市勝利油田污染土壤，研究了陰離子非離子混合表面活性劑對該土壤中石油類污染物的去除效果。應(yīng)用化學(xué)熱洗原理，主要考查了表面活性劑配比、投加量、清洗溫度及清洗助劑對去除效果的影響。實驗得到的清洗處理最佳條件為：使用LAS與TX-100質(zhì)量比為82的組合表面活性劑，總表面活性劑濃度為3g/L，助劑硅酸鈉濃度為5g/L，75條件下攪拌1h。清洗后土壤含油量從20%下降到4.6%，去除率達(dá)到76.9%。廢水回用實驗表明，清洗處理的廢水對土壤中石油烴類物質(zhì)仍有一定的去除效果。廢水回用比從30%到100%時，對土壤中石油烴的去除率都可達(dá)到55%以上。對廢水進(jìn)行二次回用時仍能去除18.8%的污染物。何水淋等人4探究GY-ZZ1非離子型、GY-ZZ2陰離子型和GY-ZZ3陰/ 非離子型3 種表面活性劑在不同用量下對蔗渣燒堿蒸煮的影響，篩選出較優(yōu)的用量；然后探討助劑復(fù)配對蒸煮效果的影響。結(jié)果表明：添加表面活性劑可提高蒸煮效率；單一助劑下，GY-ZZ3的添加效果要好于另外兩種；GY-ZZ1和GY-ZZ2兩種助劑按3:2 復(fù)配，可獲得良好的蒸煮效果，未漂漿卡伯值較空白樣降低4.59，紙漿得率相比空白樣提高6.65%，紙漿的物理性能也優(yōu)于空白樣。撒圣淑等人6以自制的兩性表面活性劑與陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配乳化體系通過乳液聚合法制得反應(yīng)性丙烯酸酯微凝膠。由于三種表面活性劑之間所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)使得乳液聚合體系十分穩(wěn)定，可以制得具有良好綜合性能的反應(yīng)性丙烯酸酯微凝膠。該反應(yīng)性丙烯酸微凝膠與水性甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂(Resimene717)復(fù)配成的水性烘漆具有優(yōu)異的性能，可與鋁粉復(fù)配得到具有金屬光澤的涂膜。討論了不同單體配比對涂膜性能的影響。4. 總結(jié)與展望 表面活性劑廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，不同類型的表面活性劑的特性不同，因此應(yīng)用的領(lǐng)域范圍也有很大不同。根據(jù)表面活性劑的不同特征來合理有效使用，可以使產(chǎn)品達(dá)到一個較好的效果，從而事半功倍。參考文獻(xiàn)1 鄒祥龍,蘭云軍,銀德海, Gemini表面活性劑在皮化材料開發(fā)中的應(yīng)用,中國皮革, 2007,36(11):31-332 桑署寧,于學(xué)龍,張佳莉, 表面活性劑對精練助劑的應(yīng)用性能影響,印染助劑,2010,27(5):47-493 盧媛,馬小東,孫紅文,表面活性劑清洗處理重度石油污染土壤,環(huán)境工程學(xué)報,2009,3(8):1483-14874 何水淋,李 軍,徐 峻,表面活性劑在蔗渣燒堿法制漿中的應(yīng)用,造紙化學(xué)品，2012,31(7):57-595 周雅文,韓富,徐寶財,采油用陰離子雙子表面活性劑的研究進(jìn)展,化學(xué)世界,2010,6:375-3796 撒圣淑,張寶華,楊青,反應(yīng)性丙烯酸酯微凝膠在涂料中的應(yīng)用,涂料工業(yè),2007,37(9):6-87 王祥榮, 宣典偉, 陳榮華,含聚氧乙烯鏈季銨鹽陽離子表面活性劑對陰離子染料染色的影響,印染助劑,2006,23(5):16-188 華平,張躍軍,王海鷹,磺基琥珀酸二己酯鈉鹽表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,化學(xué)世界,2005,4:223-2259 呂會田, 陳存社,磷酸酯鹽型表面活性劑概述,日用化學(xué)工業(yè),2005,35(3):174-17810 葛際江, 張貴才, 蔣平,驅(qū)油用表面活性劑的發(fā)展,油田化學(xué)